KR20060105188A

KR20060105188A - 표시 패널 및 이를 구비한 표시 장치

Info

Publication number: KR20060105188A
Application number: KR1020050027638A
Authority: KR
Inventors: 창학선; 이창훈; 박소연
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2005-04-01
Publication date: 2006-10-11
Also published as: US20060221031A1

Abstract

원가 절감과, 공정의 효율성 향상 및 얼룩 방지를 위한 표시 패널과, 이를 구비한 표시 장치가 개시된다. 표시 패널은 제1 기판, 액정층 및 제2 기판을 포함한다. 액정층은 OCB(Optical Compensated Bend) 모드로 동작하고, 제2 기판은 데이터 배선과 게이트 배선에 연결된 스위칭 소자와 스위칭 소자에 연결된 화소 전극과 데이터 배선과 화소 전극 간에 발생되는 커플링 편차를 줄이는 커플링 차폐부재를 포함하고 제1 기판과의 합체를 통해 액정층을 수용한다. 이에 따라 원가 절감 및 공정 효율성 향상과 얼룩을 방지할 수 있으며, 임펄시브 구동에 의해 OCB 모드의 밴드 배향을 안정화시킬 수 있다.

임펄시브 구동, OCB, 밴드 배향, 커플링 현상

Description

표시 패널 및 이를 구비한 표시 장치{DISPLAY PANEL AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 OCB 모드의 표시 패널에 대한 평면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 표시 패널을 I-I' 라인을 따라 절단한 단면도이다.

도 3은 도 2에 도시된 배향막의 선경사각(Pre-Tilt)을 설명하기 위한 단면도이다.

도 4는 도 2에 도시된 액정층의 유전율 이방성의 변화에 따른 OCB 모드의 VT곡선을 설명하기 위한 그래프이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 OCB 모드의 표시 패널에 대한 평면도이다.

도 6은 도 5에 도시된 표시 패널을 II-II' 라인을 따라 절단한 단면도이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 OCB 모드의 표시 패널을 갖는 표시 장치에 대한 개략적인 블록도이다.

도 8은 도 7에 도시한 표시 장치의 타이밍 제어부에 대한 상세한 블록도이다.

도 9a 내지 도 9e는 본 발명에 따른 다양한 임펄시브 구동방식들을 설명하기 위한 개념도들이다.

도 10은 도 9a 내지 도 9e에 도시된 다양한 임펄시브 구동방식들에 대응하는 VT 곡선들이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 어레이 기판 111 : 게이트 전극

113,114 : 공통 배선 131, 132: 소스 및 드레인 전극

133, 134 : 데이터 배선 141 : 화소 전극

200 : 칼라필터 기판 300 : 액정층

610 : 타이밍 제어부 620 : 저장부

630 : 구동전압 발생부 640 : 데이터 구동부

650 : 게이트 구동부 660 : OCB 모드 표시패널

본 발명은 표시 패널 및 이를 구비한 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원가 절감과, 공정의 효율성 향상 및 얼룩 방지를 위한 표시 패널 및 이를 구비한 표시 장치에 관한 것이다.

근래들어, 액정 표시 장치의 시야각 특성 및 액정의 응답 특성을 개선하기 위해 OCB(Optical Compensated Bend)모드를 많이 사용하고 있다. 상기 OCB 모드의 액정 셀은 초기 호모지니우스 상태(Homogenous state)에서 소정의 전압이 인가됨에 따라 트랜션트 스플레이(Transient splay) 및 어시메트릭 스플레이(Asymmetric splay)를 경유하여 밴드 상태(Bend state)로 변한다.

이처럼 OCB 모드의 액정 표시 장치는 액정 셀의 밴드 상태를 얻기 위해서 일정한 시간동안 일정 전압이 인가되어야 한다. 이렇게 상기 액정 셀이 밴드 배향 상태가 된 이후부터는 상기 액정 분자의 응답 속도가 빠르고, 광시야각의 특성이 우수한 장점을 갖는다.

따라서, OCB 모드의 액정 표시 패널은 상기 액정 셀의 밴드 배향 상태를 기본으로 하여 상기 액정 표시 패널을 설계해야 한다. 즉, 상기 밴드 배향 상태를 유지하기 위해 상기 액정 분자의 유전율 이방성(Δε)을 대략 10 이상으로 하고, 배향막의 선경사각(pre-tilt)을 대략 8 내지 10 °로 비교적 높게 한다. 또한, 화소 전극이 스토리지 공통전극을 전체적으로 커버하도록 형성한다.

이와 같은 OCB 모드의 액정 표시 패널은 제조 공정시 원가 상승 및 복잡한 공정에 의해 공정상 비효율적인 문제점을 가지며, 또한 데이터 배선과 화소 전극 간의 간격이 좁아 커플링 현상에 의한 얼룩 발생의 문제점을 갖는다.

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 원가 절감과 공정의 효율성 및 얼룩 방지를 위한 표시 패널을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 표시 패널을 구비한 표시 장치를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 표시 패널은 제1 기판, 액정층 및 제2 기판을 포함한다. 상기 액정층은 OCB(Optical Compensated Bend) 모드로 동작하고, 상기 제2 기판은 데이터 배선과 게이트 배선에 연결된 스위칭 소자와 상기 스위칭 소자에 연결된 화소 전극과 상기 데이터 배선과 화소 전극 간에 발생되는 커플링 편차를 줄이는 커플링 차폐부재를 포함하고 상기 제1 기판과의 합체를 통해 상기 액정층을 수용한다.

상기 커플링 차폐부재는 상기 화소 전극에 부분적으로 커버되며 상기 데이터 배선과 평행한 스토리지 공통 배선일 수 있다.

상기 커플링 차폐부재는 상기 데이터 배선을 커버하며 상기 화소 전극과 동일층으로 형성된 실딩 공통 전극일 수 있다.

상기 제1 기판은 제1 배향막을 더 포함하고, 상기 제1 배향막은 대략 2 내지 5°의 선경사각을 갖으며, 상기 제2 기판은 제2 배향막을 더 포함하고 상기 제2 배향막은 대략 2 내지 5°의 선경사각을 갖는다.

바람직하게 상기 액정층의 유전율 이방성은 실질적으로 5 내지 10 이다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널 및 구동부를 포함한다. 상기 표시 패널은 제1 기판과, OCB(Optical Compensated Bend) 모드로 동작하는 액정층과, 상기 제1 기판과 합체를 통해 상기 액정층을 수용하고 데이터 배선과 화소 전극 간에 발생되는 커플링 편차를 줄이는 커플링 차폐부재를 포함하는 제2 기판을 갖는다. 상기 구동부는 한 프레임의 제1 구간 동안 영상데이터에 해당하는 계조전압을 출력하고, 상기 한 프레임의 제2 구 간 동안 비영상데이터에 해당하는 계조전압을 상기 표시 패널에 출력한다.

바람직하게 상기 비영상데이터에 해당하는 계조전압은 상기 영상데이터의 계조전압보다 높은 블랙 계조전압이다.

바람직하게 상기 제1 구간은 상기 한 프레임 내에서 상기 제2 구간보다 앞서 거나, 상기 제1 구간은 상기 한 프레임 내에서 상기 제2 구간에 후속한다.

더욱 바람직하게는 상기 제1 구간은 상기 제2 구간보다 같거나 길다.

상기 커플링 차폐부재는 상기 화소 전극에 부분적으로 커버된 스토리지 공통 배선이거나, 상기 데이터 배선을 커버하는 실딩 공통 전극이다.

상기 표시 패널은 상기 액정층의 일측에 대응하는 제1 배향막과, 상기 액정층의 타측에 대응하는 제2 배향막을 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 배향막 각각은 대략 2 내지 5°의 선경사각을 갖는다. 상기 액정층의 유전율 이방성은 실질적으로 5 내지 10 이다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 다른 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널 및 구동부를 포함한다. 상기 표시 패널은 5 내지 10의 유전율 이방성을 갖고서 OCB(Optical Compensated Bend) 모드로 동작하는 액정층과, 상기 액정층의 일측에 대응하여 2 내지 5°의 선경사각을 갖도록 형성된 제1 배향막과, 상기 액정층의 타측에 대응하여 2 내지 5°의 선경사각을 갖도록 형성된 제2 배향막과, 데이터 배선과 화소 전극 간에 발생되는 커플링 편차를 줄이는 커플링 차폐부재를 포함한다. 상기 구동부는 한 프레임의 제1 구간 동안 영상데이터에 해당하는 계조전압을 출력하고, 상기 한 프레임의 제2 구간 동안 비영상데이터에 해당하는 계조 전압을 상기 데이터 배선에 출력한다.

이러한 표시 패널 및 이를 구비한 표시 장치에 의하면, 원가 절감과 공정상의 효율성을 향상 및 커플링 현상에 의한 얼룩 발생을 방지할 수 있으며, OCB 모드의 밴드 배향을 안정하게 유지할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1을 참조하면, 상기 OCB 모드의 표시 패널은 복수의 화소부(P)들을 포함한다.

각각의 화소부(P)에 스위칭 소자(TFT)와, 화소 전극(PE) 및 스토리지 캐패시터(CST)가 형성된다. 상기 스위칭 소자(TFT)는 게이트 배선(GL) 위에 형성된다. 상기 스위칭 소자(TFT)의 게이트 전극을 상기 게이트 배선(GL)으로 하고, 소스 전극은 상기 데이터 배선(DL)과 연결되고, 드레인 전극은 상기 화소 전극(PE)과 연결된다.

상기 스위칭 소자(TFT)는 상기 게이트 배선(GL)에 전달된 게이트 신호에 턴-온 되어 상기 데이터 배선(DL)에 전달된 데이터 전압을 상기 화소 전극(PE)에 전달한다.

상기 스토리지 캐패시터(CST)는 공통 배선부(COM)와 상기 화소 전극(PE)에 의해 정의된다. 상기 공통 배선부(COM)는 상기 화소부(P)와 서로 인접한 화소부에 형성된 공통 배선부(미도시)와 전기적으로 연결된 제1 공통 배선(COM1)과, 상기 화소부(P)를 정의하는 상기 데이터 배선들(DL)과 각각 평행하게 형성된 제2 및 제3 공통 배선(COM2, COM3)을 갖는다.

상기 화소 전극(PE)은 액정 캐패시터의 제1 전극으로, 상기 스위칭 소자(TFT)와 전기적으로 연결된다. 이에 의해 상기 액정 캐패시터의 제1 전극은 상기 스위칭 소자(TFT)를 통해 전달된 상기 데이터 전압을 이용하여 상기 액정 캐패시터를 구동시킨다. 상기 액정 캐패시터의 제2 전극은 상부 기판에 형성된 공통전극이다.

상기 화소 전극(PE)은 상기 제2 및 제3 공통 배선(COM2, COM3)을 부분적으로 커버하도록 형성하여 상기 화소 전극(PE)과 데이터 배선들(DL) 간의 커플링 현상을 방지한다. 상기 화소 전극(PE)에 인가된 소정의 데이터 전압과 인접한 상기 데이터 배선들(DL)에 흐르는 데이터 전압 간의 편차에 의해 커플링 현상이 발생한다. 이에 상기 화소 전극(PE)은 상기 제2 및 제3 공통 배선(COM2, COM3) 각각을 부분적으로 커버하도록 형성하여 상기 데이터 배선들(DL)과 상기 화소 전극(PE) 간의 커플링 현상을 제거한다. 따라서, 상기 커플링 현상에 의한 화면 얼룩 현상이 제거된다.

도 2는 도 1에 도시된 상기 표시 패널을 I-I' 라인을 따라 절단한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 OCB 모드의 표시 패널은 어레이 기판(100)과, 칼라필터 기판(200) 및 상기 어레이 기판(100)과 칼라필터 기판(200) 사이에 개재된 액정층(300)을 포함한다. 상기 어레이 기판(100)은 투명한 베이스 기판(101)을 포함한다.

상기 베이스 기판(101) 위에 게이트 금속층을 증착 및 패터닝하여 게이트 금 속패턴들을 형성한다. 상기 게이트 금속패턴들은 상기 스위칭 소자(TFT)의 게이트 전극(111)과 상기 스토리지 캐패시터의 공통배선들(112,113,114)을 포함한다.

상기 게이트 금속패턴들이 형성된 베이스 기판(101) 위에 게이트 절연층(102)을 형성한다. 상기 게이트 절연층(102)은 질화 실리콘 및 산화 실리콘과 같은 절연 물질로서, 대략 4500 Å의 두께로 형성한다.

상기 게이트 절연층(102) 위에 반도체층(121,123)을 형성한다. 상기 반도체층(121,123)은 아몰퍼스 실리콘막 및 인 시튜(in-situ)도핑된 n⁺ 아몰퍼스 실리콘막이 순차적으로 적층된 활성층(121)과 저항성 접촉층(123)을 포함한다. 상기 반도체층(121,123)은 상기 스위칭 소자(TFT)의 게이트 전극(111) 위에 형성된다.

상기 반도체층(121,123)이 형성된 베이스 기판(101) 위에 데이터 금속층을 증착 및 패터닝하여 데이터 금속패턴들을 형성한다.

상기 데이터 금속패턴들은 상기 스위칭 소자(TFT)의 소스 전극(131)과 드레인 전극(132) 및 데이터 배선들(133,134)을 포함한다. 상기 데이터 배선들(133,134)은 상기 공통배선들(113,114)과 인접하게 형성된다.

상기 데이터 금속패턴들이 형성된 베이스 기판(101) 위에 패시베이션층(103)을 형성한다. 상기 패시베이션층(103)은 무기 보호막으로 대략 4000 Å 이하의 두께로 형성한다. 식각 공정을 통해 상기 드레인 전극(132)의 일부 영역을 노출시킨 콘택홀(104)이 형성된다.

본 실시예에서는, 패시베이션층(103)을 무기 보호막으로 형성한 경우를 예시 하고 있지만, 패시베이션층(103)은 무기 보호막과 함께 유기 보호막과 함께 사용하거나, 혹은 유기 보호막만으로 형성될 수도 있다. 또한 상기 유기 보호막은 대향 기판측의 컬러 필터를 포함할 수도 있다.

상기 패시베이션층(103)이 형성된 베이스 기판(101) 위에 투명한 전도성 물질을 증착 및 패터닝하여 화소전극패턴들을 형성한다.

상기 투명한 전도성 물질은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-아연-옥사이드(IZO) 또는 인듐-틴-아연 옥사이드를 포함한다. 상기 화소 전극 패턴들은 화소 전극(141)과, 상기 화소 전극(141)과 상기 스위칭 소자(TFT)를 연결하기 위한 접촉부(143)를 형성한다.

이때, 상기 화소 전극(141)은 상기 공통배선들(113,114)을 부분적으로 커버하도록 형성된다(이하, 파셜 컴(PARTIAL COM) 구조). 이에 의해, 상기 화소 전극(141)과 공통 배선들(113,114) 간에 오버랩된 영역은 상기 스토리지 캐패시터로 형성되며, 상기 화소 전극(114)과 공통 배선들(113,114) 간의 오버랩되지 않은 영역은 상기 화소 전극(141)과 데이터 배선들(133,134) 간의 커플링 현상을 차단한다.

상기 파셜 컴 구조에 따른 밴드 배향 마진 감소 문제를 해결하기 위해 블랙 프레임 화면을 삽입하는 임펄시브 구동 방식을 채용한다.

상기 화소 전극 패턴들이 형성된 베이스 기판(101) 위에 제1 배향막(150)을 형성한다. 상기 제1 배향막(150)은 제1 러빙 방향(R)을 가지며, 선경사각(Pre-Tilt)은 대략 2 내지 5°정도로 형성된다.

도 3은 도 2에 도시된 배향막의 선경사각(Pre-Tilt)을 설명하기 위한 단면도 이다.

도 3을 참조하면, 배향막들(150,240)의 선경사각(θ1)은 일반적인 OCB 모드에 적용된 선경사각(θ2)보다 작게 형성한다. 일반적으로 OCB 모드에 적용되는 배향막은 하이 선경사각(High Pre Tilt)(θ2)이 적용되며, 상기 하이 선경사각 배향막은 러빙 세기에 따른 선경사각 변화에 약하기 때문에 얼룩 발생의 문제점을 갖는다.

이에 따라, 배향막들(150,240)의 선경사각(θ1)은 일반적인 TN 모드의 배향막의 선경사각과 동일하게 형성하여 상기 하이 선경사각에 의한 얼룩 발생을 막고, 원가 절감 및 공정상 효율성을 향상시킨다. 예컨대, 상기 배향막들(150,240)의 선경사각(θ1)은 대략 2 내지 5°정도이다. 한편, 상기 제1 배향막(150)의 선경사각 감소에 따른 밴드 배향 마진 감소 문제를 해결하기 위해 블랙 프레임 화면을 삽입하는 임펄시브 구동을 채용한다.

상기 칼라필터 기판(200)은 투명한 베이스 기판(201)을 포함한다. 상기 베이스 기판(201) 위에 차광층을 증착 및 패터닝하여 복수의 화소부들에 해당하는 내부 공간들을 정의하는 차광 패턴(210)을 형성한다.

상기 차광 패턴(210)에 의해 정의된 내부 공간들에는 레드(R), 그린(G) 및 블루(B)를 포함하는 칼라 필터 패턴(220)들이 형성된다. 상기 칼라 필터 패턴(220)이 형성된 베이스 기판(201) 위에는 공통전극층(230)이 형성된다. 도시되지는 않았으나, 상기 차광 패턴(210)과 상기 칼라 필터 패턴(220)간의 단차를 평탄화하기 위한 평탄화층을 포함한다.

상기 공통전극층(230) 위에는 제2 배향막(240)이 형성된다. 상기 제2 배향막(240)은 상기 러빙 방향(R)과 동일하며, 상기 제2 배향막(240)의 선경사각은 도 3에서 설명된 바와 같이, 대략 2 내지 5° 정도로 일반적인 TN 모드의 배향막의 선경사각과 동일하게 형성한다. 이에 의해 상기 표시 패널의 원가 절감 및 공정상 효율성을 향상시킨다. 한편, 상기 제2 배향막(240)의 선경사각 감소에 따른 밴드 배향 마진 감소 문제를 해결하기 위해 블랙 프레임 화면을 삽입하는 임펄시브 구동을 채용한다.

상기 액정층(300)은 OCB 모드로 동작하도록 배향된다. 상기 액정층(300)은 네마틱 액정을 스플레이 배향하고, 소정의 전압을 인가하여 밴드 배향으로 전환시킨 후 소정의 데이터 전압에 의해 광투과율을 조정하여 영상을 표시한다. 상기 액정층의 유전율 이방성(Δε)은 일반적인 OCB 모드의 액정층의 유전율 이방성(대략 10이상) 보다 작다. 예컨대, 상기 유전율 이방성(Δε)은 대략 5 내지 10 정도이다.

도 4를 참조하면, 상기 액정층의 유전율 이방성(Δε)이 작을수록 OCB 모드의 임계전압이 커진다. 일반적으로 액정층의 유전율 이방성(Δε)이 작으면, VT 곡선이 완만해져 얼룩 발생이 작고 블랙 계조 레벨에서 휘도 편차가 작아 효율적이다.

그러나, 낮은 유전율 이방성(Low Δε)의 액정층은 높은 유전율 이방성(High Δε)의 액정층의 경우 밴드 배향에 대한 마진이 감소하여 임계전압이 높게 된다(Vc1 < Vc2). 상기 임계전압이 커지면 상대적으로 투과율(T1>T2)이 저하된다.

즉, 원가 절감 및 공정상의 효율성을 향상시키기 위해 상기 배향막은 낮은 선경사각으로 형성하고, 상기 액정층은 낮은 유전율 이방성을 갖는 액정층을 이용하되, 상기 밴드 배향 마진 감소에 따른 임계 전압 상승 및 투과율 저하 문제를 해결하기 위해 임펄시브 구동방식을 채용한다.

상기 임펄시브 구동 방식은 한 프레임 구간 동안 노말한 프레임 화면과, 블랙 프레임 화면을 교호로 표시하는 방식이다. 이와 같은 임펄시브 구동 방식에 따르면, 낮은 선경사각 배향막에 의한 불안정한 밴드 배향을 안정하게 할 수 있고, 또한, 낮은 유전율 이방성에 의한 임계전압(Vc)의 증가를 막을 수 있다. 상기 표시 패널의 임펄시브 구동 방식에 대한 설명은 추후 도 7 내지 도 10을 참고하여 상세하게 한다.

도 5를 참조하면, 상기 OCB 모드의 표시 패널은 복수의 화소부(P)들을 포함한다.

각각의 화소부(P)에 스위칭 소자(TFT)와, 화소 전극(PE)과, 스토리지 캐패시터(CST) 및 실딩 공통 전극(SCOM)이 형성된다. 상기 스위칭 소자(TFT)의 게이트 전극은 상기 게이트 배선(GL)과 연결되고, 소스 전극은 상기 데이터 배선(DL)과 연결되고, 드레인 전극은 상기 화소 전극(PE)과 연결된다.

상기 스토리지 캐패시터(CST)는 공통 배선(COM)과 상기 화소 전극(PE)에 의해 정의된다. 상기 공통 배선(COM)은 상기 스토리지 캐패시터(CST)의 제1 전극이고, 상기 화소 전극은 상기 스토리지 캐패시터(CST)의 제2 전극이다.

상기 화소 전극(PE)은 액정 캐패시터의 제1 전극으로, 콘택홀(H)을 통해 상기 스위칭 소자(TFT)의 드레인 전극과 전기적으로 연결된다. 상기 액정 캐패시터의 제2 전극은 상부 기판에 형성된 공통전극이다.

상기 실딩 공통 전극(SCOM)은 화소 전극(PE)과 동일층으로 형성되고, 화소 전극(PE)을 둘러싸는 매트릭스 형상을 갖는다. 상기 실딩 공통 전극(SCOM)은 상기 데이터 배선(DL)으로부터 유입되는 전압과 상기 화소 전극(PE)에 인가된 전압 간의 간섭 현상을 차폐시킨다. 이에 의해 상기 화소 전극(PE)과 데이터 배선(DL) 간의 커플링 현상을 제거하여 상기 커플링 현상에 의한 얼룩 현상을 막는다.

도 6은 도 5에 도시된 상기 표시 패널을 II-II' 라인을 따라 절단한 단면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 OCB 모드의 표시 패널은 어레이 기판(400)과, 칼라필터 기판(500) 및 상기 어레이 기판(400)과 칼라필터 기판(500) 사이에 개재된 액정층(300)을 포함한다. 상기 어레이 기판(400)은 투명한 베이스 기판(401)을 포함한다.

상기 베이스 기판(401) 위에 게이트 금속층을 증착 및 패터닝하여 게이트 금속패턴들을 형성한다. 상기 게이트 금속패턴들은 상기 스위칭 소자(TFT)의 게이트 전극(411)과 상기 스토리지 캐패시터의 공통배선(COM)을 포함한다.

상기 게이트 금속패턴들이 형성된 베이스 기판(401) 위에 게이트 절연층(402)을 형성한다. 상기 게이트 절연층(402)은 질화 실리콘 및 산화 실리콘과 같은 절연 물질로서, 대략 4500 Å의 두께로 형성한다.

상기 게이트 절연층(402) 위에 반도체층(421,423)을 형성한다. 상기 반도체층(421,423)은 아몰퍼스 실리콘막 및 인 시튜(in-situ)가 도핑된 n⁺ 아몰퍼스 실리콘막이 순차적으로 적층된 활성층(421)과 저항성 접촉층(423)을 포함한다. 상기 반도체층(421,423)은 상기 스위칭 소자(TFT)의 게이트 전극(411) 위에 형성된다.

상기 반도체층(421,423)이 형성된 베이스 기판(401) 위에 데이터 금속층을 증착 및 패터닝하여 데이터 금속패턴들을 형성한다.

상기 데이터 금속패턴들은 상기 스위칭 소자(TFT)의 소스 전극(431)과 드레인 전극(432) 및 데이터 배선들(433,434)을 포함한다. 상기 데이터 금속패턴들이 형성된 베이스 기판(401) 위에 패시베이션층(403)을 형성한다. 상기 패시베이션층(403)은 무기 보호막으로 대략 4000 Å 이하의 두께로 형성한다. 식각 공정을 통해 상기 드레인 전극(432)의 일부 영역을 노출시킨 콘택홀(H)이 형성된다.

상기 패시베이션층(403)이 형성된 베이스 기판(401) 위에 투명한 전도성 물질을 증착 및 패터닝하여 화소전극패턴들을 형성한다.

상기 투명한 전도성 물질은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-아연-옥사이드(IZO) 또는 인듐-틴-아연 옥사이드를 포함한다. 상기 화소 전극 패턴들은 화소 전극(441)과, 상기 데이터 배선들(433,434)을 커버하도록 실딩 공통 전극(442,443)을 형성한다(이하, 실딩 컴(SHIELDING COM) 구조). 또한, 상기 콘택홀(H)을 통해 상기 드레인 전극(432)과 상기 화소 전극(441)을 전기적으로 연결하는 접촉부(미도시)를 형성한다.

상기 실딩 공통 전극(442,443)에 의해 상기 데이터 배선들(433,434)이 커버됨에 따라서 상기 데이터 배선들(433,434)에 인가된 데이터 전압과 상기 화소 전극(441)에 인가된 전압 간의 간섭 현상을 막는다.

상기 화소 전극 패턴들이 형성된 베이스 기판(101) 위에 제1 배향막(450)을 형성한다. 상기 제1 배향막(450)은 데이터 배선(DL)의 연장 방향과 동일한 러빙 방향(R)을 가지며, 선경사각(Pre-Tilt)은 도 3에서 설명된 바와 같이 일반적인 TN 모드의 배향막의 선경사각과 동일하게 형성한다. 예컨대, 상기 제1 배향막(450)의 선경사각은 대략 2 내지 5°정도이다.

상기 칼라필터 기판(500)은 투명한 베이스 기판(501)을 포함한다. 상기 베이스 기판(501) 위에 차광층을 증착 및 패터닝하여 복수의 화소부들에 해당하는 내부 공간들을 정의하는 차광 패턴(510)을 형성한다.

상기 차광 패턴(510)에 의해 정의된 내부 공간들에는 레드(R), 그린(G) 및 블루(B)를 포함하는 칼라 필터 패턴(520)들이 형성된다. 상기 칼라 필터 패턴(520)이 형성된 베이스 기판(501) 위에는 공통전극층(530)이 형성된다. 도시되지는 않았으나, 상기 차광 패턴(510)과 칼라 필터 패턴(520) 간의 단차를 평탄화하기 위한 평탄화층을 형성한다.

상기 공통전극층(530) 위에는 제2 배향막(540)이 형성된다. 상기 제2 배향막 (540)은 상기 제1 배향막(450)의 러빙 방향(R)과 동일하며, 선경사각은 도 3에서 설명된 바와 같이, 대략 2 내지 5° 정도로 일반적인 TN 모드의 배향막의 선경사각과 동일하게 형성한다.

상기 액정층(300)은 도 2에서 설명된 바와 같이, OCB 모드로 동작하도록 배향된다. 또한, 도 4에서 설명된 바와 같이, 상기 액정층의 유전율 이방성(Δε)은 원가 절감 및 공정상의 효율성을 향상시키기 위해 낮은 유전율 이방성의 액정층을 갖는다.

이와 같이, 실딩 컴 구조와, 낮은 선경사각의 배향막 및 낮은 유전율 이방성의 액정층을 포함하는 표시 패널의 구동 방식은 블랙 계조전압을 삽입하는 임펄시브 구동 방식을 채용하여 밴드 배향 상태를 안정화한다.

도 7을 참조하면, 상기 표시 장치는 타이밍 제어부(610), 저장부(620), 구동전압 발생부(630), 데이터 구동부(640), 게이트 구동부(650) 및 OCB 모드의 표시 패널(660)을 포함한다.

상기 타이밍 제어부(610)는 외부 장치로부터 입력된 제1 구동주파수에 대응하는 제어신호(CONTL)에 기초하여 제2 구동주파수에 대응하는 제1 내지 제3 제어신호들(610a,610b,610c)을 생성하여 상기 표시 장치의 구동을 제어한다.

상기 제1 제어신호(610a)는 상기 구동전압 발생부(630)에 제공되고, 상기 제2 제어신호(610b)는 상기 데이터 구동부(640)에 제공되며, 상기 제3 제어신호 (610c)는 상기 게이트 구동부(650)에 제공되어, 각각의 구동을 제어한다.

상기 타이밍 제어부(610)는 상기 외부 장치로부터 입력된 원시데이터(DATA)를 상기 데이터 구동부(640)에 전달한다.

상기 저장부(620)는 상기 원시데이터(DATA)를 프레임 단위로 저장된다. 상기 타이밍 제어부(610)는 제1 구동주파수로 입력되는 상기 원시데이터(DATA)를 상기 저장부(620)에 저장하고, 저장된 원시데이터(DATA)를 제2 구동주파수에 동기를 맞춰 상기 데이터 구동부(640)에 독출한다. 또한, 상기 저장부(620)에는 임펄시브 구동을 위한 한 프레임에 해당하는 블랙 데이터들이 저장될 수도 있다.

여기서, 상기 제2 구동주파수는 상기 제1 구동주파수의 m 배의 주파수이다.

예컨대, 제1 구동주파수가 60Hz이고, 제2 구동주파수가 120Hz 인 경우, 제1 구동주파수에 따른 한 프레임 동안 n(n은 자연수) 번째의 원시데이터는 제2 구동주파수에 의해 표시 패널(660)에 초기 1/2 프레임 구간 동안에는 원시데이터에 대응하는 계조전압을 출력하고, 후기 1/2 프레임 구간 동안에는 블랙 계조전압을 출력한다.

상기 구동전압 발생부(630)는 상기 표시 장치를 구동하기 위한 구동전압들을 발생한다. 구체적으로, 상기 게이트 구동부(650)에는 게이트 전압들(630a)을 출력하고, 상기 표시 패널(660)에는 공통전압들(630b)을 출력한다. 또한, 상기 데이터 구동부(640)에는 기준계조전압들(630c)을 출력한다. 상기 공통전압들(630b)은 스토리지 공통배선 및 칼라필터 기판의 공통전극에 각각 인가되는 공통전압들과, 실딩 컴 구조에서 실딩 공통 전극에 인가되는 공통전압을 포함한다.

상기 데이터 구동부(640)는 입력된 원시데이터(610d)를 상기 기준계조전압들(630c)을 이용하여 아날로그 형태의 계조전압으로 변환하여 상기 표시 패널(660)에 출력한다.

구체적으로, 120Hz로 구동의 경우, 초기 1/2 프레임 구간에는 상기 n 번째 프레임의 원시데이터를 아날로그 형태의 계조전압으로 변환하여 상기 표시 패널(660)에 출력한다. 후기 1/2 프레임 구간에는 블랙 계조전압을 상기 표시 패널(660)에 출력한다. 이때, 상기 블랙 계조전압을 상기 저장부(620)에 기저장된 블랙 데이터를 이용하여 변환된 블랙 계조전압이거나, 또는 상기 타이밍 제어부(610)의 제어에 따라서 상기 데이터 구동부(640)에서 생성한 블랙 계조전압일 수 있다. 상기 블랙 계조전압은 노말한 영상데이터의 계조전압보다 높은 전압이다.

상기 게이트 구동부(650)는 상기 타이밍 제어부(610)로부터 제공된 제2 제어신호 및 상기 구동전압 발생부(630)로부터 제공된 게이트 전압들(630a)을 이용하여 게이트 신호들을 생성하고, 생성된 게이트 신호들을 상기 표시 패널(660)에 출력한다.

상기 OCB 모드의 표시 패널(660)은 어레이 기판, 상부 기판 및 상기 기판들 사이에 개재된 액정층을 갖으며, 상기 액정층은 OCB 모드로 동작한다. 상기 OCB 모드의 표시 패널(660)은 앞서 설명된 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이 데이터 배선과 화소 전극 간의 커플링 현상을 막기 위한 커플링 차폐부재를 갖는 파셜 컴 구조 또는 실딩 컴 구조로 형성된다. 또한, 상기 OCB 모드의 표시 패널(660)은 원가 절감 및 공정의 효율성을 향상시키기 위해 낮은 선경사각 배향막과 낮은 유전율 이방 성의 액정층으로 형성된다.

도 8을 참조하면, 상기 타이밍 제어부(610)는 제어부(611)와, 제어신호 생성부(613)를 포함한다.

상기 제어부(611)는 상기 외부 장치로부터 입력된 원시데이터(DATA)를 상기 저장부(620)에 기록 및 독출한다. 상기 제어부(611)는 제1 구동주파수로 입력된 원시데이터(DATA)를 상기 저장부(620)에 기록하고, 기록된 원시데이터(DATA)를 제2 구동주파수에 동기를 맞춰 상기 데이터 구동부(640)에 독출한다.

상기 제어부(611)는 상기 제어신호 생성부(613)를 제어한다. 구체적으로, 상기 제1 구동주파수에 기초하여 제2 구동주파수를 생성하도록 상기 제어신호 생성부(613)를 제어한다.

상기 제어신호 생성부(613)는 상기 제어부(611)의 제어에 따라서 제1 구동주파수에 대응하는 상기 제어신호(CONTL)를 상기 제2 구동주파수에 대응하는 제1 내지 제3 제어신호(610a,610b,610c)를 각각 생성한다. 상기 제1 제어신호(610a)는 상기 구동전압 발생부(630)에 제공되고, 상기 제2 제어신호(610b)는 상기 데이터 구동부(640)에 제공되며, 상기 제3 제어신호(610c)는 상기 게이트 구동부(650)에 제공된다.

상기 제어신호(CONTL)는 메인클럭신호(MCLK), 수평동기신호(HSYNC), 수직동기신호(VSYNC) 및 데이터인에이블신호(DE)를 포함한다. 상기 제1 제어신호(610a)는 메인클럭신호(MCLK)를 포함하며, 상기 제2 제어신호(610b)는 수평시작신호(STH) 및 로드 신호(TP)를 포함하며, 상기 제3 제어신호(610c)는 개시신호(STV), 스캔클럭신호(CPV) 및 출력인에이블신호(OE)를 포함한다.

구체적으로, 한 프레임 구간 동안 노말한 프레임 화면이 표시되는 구간과, 블랙 프레임 화면이 표시되는 구간의 비율이 (16.7㎳/2) : (16.7㎳/2 ) = 1 : 1 인 경우, 상기 제2 구동주파수는 120Hz이다. 이에, 상기 제어신호 생성부(613)는 상기 120Hz의 구동주파수에 기초하여 제1 내지 제3 제어신호들(610a,610b,610c)을 생성한다.

한편, 한 프레임 구간 동안 노말한 프레임 화면이 표시되는 구간과 블랙 프레임 화면이 표시되는 구간(16.7㎳ ×4/5)의 비율이 (16.7㎳ ×4/5) : (16.7㎳ ×1/5) = 4 : 1인 경우, 상기 제2 구동주파수는 상기 노말한 프레임 화면을 표시하는 동안은 대략 75Hz 동작하고, 상기 블랙 프레임 화면이 표시되는 동안은 대략 300Hz로 동작한다. 이에, 상기 제어신호 생성부(613)는 초기 4/5 프레임 구간동안에는 75Hz의 구동주파수에 기초하여 제1 내지 제3 제어신호들(610a,610b,610c)을 생성하여 상기 표시 장치를 제어한다. 후기 1/5 프레임 구간 동안에는 300Hz의 구동주파수에 기초하여 제1 내지 제3 제어신호들(610a,610b,610c)을 생성하여 상기 표시 장치를 제어한다.

도 9a 내지 도 9e는 본 발명에 따른 다양한 임펄시브 구동 방식들을 설명하기 위한 개념도이다. 도 10은 도 9a 내지 도 9e에 도시된 다양한 임펄시브 구동 방식들에 대응하는 VT 곡선들이다.

먼저, 도 9a는 일반적인 구동 방식을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 한 프레임 구간(예컨대, 16.7ms) 동안 n 번째 프레임 데이터에 해당하는 계조전압(NOM)이 출력된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 임계전압(Vc ≒ 1.8V) 보다 크고 밴드 배향 상태를 유지하는 최소 전압(대략 2V)을 화이트 계조전압으로 하고, 최대 전압을 블랙 계조전압(대략 6V)으로 한다. 즉, 상기 OCB 모드로 안정되게 동작하기 위해 화이트 계조전압은 상기 임계전압(Vc) 보다 큰 전압이어야 한다.

도 9b를 참조하면, 임펄시브 구동의 제1 실시예로서, 한 프레임 구간(16.7ms)의 초기 1/2 구간(≒8.35ms) 동안에는 n 번째 프레임 데이터에 해당하는 계조전압(NOM)이 출력되고, 후기 1/2 구간(≒8.35ms) 동안에는 동영상 시인성을 개선하기 위한 블랙 계조전압(BLA)이 출력된다. 도 10에 도시된 노말한 계조전압이 출력되는 구간 대 블랙 계조전압이 출력되는 구간이 1 : 1 인 경우의 VT 곡선을 참조하면, 화이트 계조전압이 0V가 되어도 밴드 배향 상태가 깨지지 않는 것을 확인할 수 있다.

도 9c를 참조하면, 임펄시브 구동의 제2 실시예로서, 한 프레임 구간(16.7ms)의 초기 2/3 구간(≒12.52ms) 동안에는 n 번째 프레임 데이터에 해당하는 계조전압(NOM)이 출력되고, 후기 1/3 구간(≒4.18ms) 동안에는 동영상 시인성을 개선하기 위한 블랙 계조전압(BLA)이 출력된다. 도 10에 도시된 원시데이터에 해당하는 계조전압이 출력되는 구간 대 블랙 계조전압이 출력되는 구간이 2 : 1 인 경우의 VT 곡선을 참조하면, 화이트 계조전압이 0V가 되어도 밴드 배향 상태가 깨지지 않는 것을 확인할 수 있다. 또한, 1 : 1 의 경우에 비해 휘도 특성이 향상됨을 확 인할 수 있다.

도 9d를 참조하면, 임펄시브 구동의 제3 실시예로서, 한 프레임 구간(16.7ms)의 초기 4/5 구간(≒13.36ms) 동안에는 n 번째 프레임 데이터에 해당하는 계조전압(NOM)이 출력되고, 후기 1/5 구간(≒3.34ms) 동안에는 동영상 시인성을 개선하기 위한 블랙 계조전압(BLA)이 출력된다. 도 10에 도시된 원시데이터에 해당하는 계조전압이 출력되는 구간 대 블랙 계조전압이 출력되는 구간이 4 : 1 인 경우의 VT 곡선을 참조하면, 화이트 계조전압이 0V가 되어도 밴드 배향 상태가 깨지지 않는 것을 확인할 수 있다. 또한, 1 : 1 의 경우에 비해 휘도 특성이 향상됨을 확인할 수 있다.

도 9e를 참조하면, 임펄시브 구동의 제4 실시예로서, 한 프레임 구간(16.7ms)의 초기 8/9 구간(≒14.8ms) 동안에는 n 번째 프레임 데이터에 해당하는 계조전압(NOM)이 출력되고, 후기 1/9 구간(≒1.86ms) 동안에는 동영상 시인성을 개선하기 위한 블랙 계조전압(BLA)이 출력된다. 도 10에 도시된 원시데이터에 해당하는 계조전압이 출력되는 구간 대 블랙 계조전압이 출력되는 구간이 8 : 1 인 경우의 VT 곡선을 참조하면, 화이트 계조전압이 0V가 되어도 밴드 배향 상태가 깨지지 않는 것을 확인할 수 있다. 또한, 1 : 1 의 경우에 비해 휘도 특성이 향상됨을 확인할 수 있다.

도 9a 내지 도 9e에 도시되지는 않았으나, 바람직하게 상기 한 프레임 구간이 16.7ms 인 경우, 상기 블랙 계조전압(BLA)이 출력되는 구간은 대략 1.5 ms 내지 8 ms 이다.

또한, 이상의 설명에서는 원시데이터의 계조전압이 블랙 계조전압 보다 앞서 출력되는 것을 예로 하였으나, 상기 블랙 계조전압이 상기 원시데이터의 계조전압 보다 앞서 출력될 수도 있다. 단, 휘도 특성을 고려해 상기 원시데이터의 계조전압이 출력되는 구간이 블랙 계조전압이 출력되는 구간보다 같거나 길게 구현한다.

이와 같이, OCB 모드의 표시 장치에 일반적인 구동 방식을 채용할 경우에 비해 블랙 계조전압을 삽입하는 임펄시브 구동 방식을 채용함에 따라서 화이트 계조전압이 0V가 되어도 밴드 배향이 깨지지 않고 안정화됨을 볼 수 있다.

결과적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 파셜 컴 구조의 표시 패널을 임펄시브 구동하여 상기 표시 패널의 밴드 배향을 안정화한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 실딩 컴 구조의 표시 패널을 임펄시브 구동하여 상기 표시 패널의 밴드 배향을 안정화한다. 상기 파셜 컴 구조 및 실딩 컴 구조에 의해 얼룩을 제거하고, 임펄시브 구동에 의해 밴드 배향 안정화 및 임계전압(Vc)을 저감시킨다.

또한, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 낮은 선경사각 배향막을 포함하는 표시 패널을 임펄시브 구동하여 상기 표시 패널의 밴드 배향을 안정화한다. 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 낮은 유전율 이방성의 액정층을 포함하는 표시 패널을 임펄시브 구동하여 상기 표시 패널의 밴드 배향을 안정화한다. 상기 배향막과 액정층에 의해 원가 절감 및 공정상의 효율성을 향상시키고, 임펄시브 구동에 의해 밴드 배향의 안정화 및 임계전압(Vc)을 저감시킨다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 데이터 배선과 화소 전극 간 의 커플링 현상에 의한 얼룩을 제거하고 더불어 밴드 배향 상태를 안정하게 유지할 수 있다. 또한, 원가 절감 및 공정상이 효율성을 향상시키고 더불어 밴드 배향 상태를 안정하게 유지할 수 있다.

이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

제1 기판;

OCB(Optical Compensated Bend) 모드로 동작하는 액정층; 및

데이터 배선과 게이트 배선에 연결된 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자에 연결된 화소 전극과, 상기 데이터 배선과 화소 전극 간에 발생되는 커플링 편차를 줄이는 커플링 차폐부재를 포함하고, 상기 제1 기판과의 합체를 통해 상기 액정층을 수용하는 제2 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
제1항에 있어서, 상기 커플링 차폐부재는 상기 화소 전극에 부분적으로 커버된 스토리지 공통 배선인 것을 특징으로 하는 표시 패널.
제2항에 있어서, 상기 스토리지 공통 배선은 상기 데이터 배선과 평행한 것을 특징으로 하는 표시패널.
제1항에 있어서, 상기 커플링 차폐부재는 상기 데이터 배선을 커버하는 실딩 공통 전극인 것을 특징으로 하는 표시 패널.
제4항에 있어서, 상기 실딩 공통 전극은 상기 화소 전극과 동일층으로 형성된 것을 특징으로 하는 표시 패널.
제1항에 있어서, 상기 제1 기판은 제1 배향막을 더 포함하고, 상기 제1 배향막은 대략 2 내지 5°의 선경사각을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
제1항에 있어서, 상기 제2 기판은 제2 배향막을 더 포함하고, 상기 제2 배향막은 대략 2 내지 5°의 선경사각을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
제1항에 있어서, 상기 액정층의 유전율 이방성은 실질적으로 5 내지 10인 것을 특징으로 하는 표시 패널.
제1 기판과, OCB(Optical Compensated Bend) 모드로 동작하는 액정층과, 상기 제1 기판과 합체를 통해 상기 액정층을 수용하고 데이터 배선과 화소 전극 간에 발생되는 커플링 편차를 줄이는 커플링 차폐부재가 형성된 제2 기판을 포함하는 표시 패널; 및

한 프레임의 제1 구간 동안 영상데이터에 해당하는 계조전압을 출력하고, 상기 한 프레임의 제2 구간 동안 비영상데이터에 해당하는 계조전압을 상기 표시 패널에 출력하는 구동부를 포함하는 표시 장치.
제9항에 있어서, 상기 비영상데이터에 해당하는 계조전압은 상기 영상데이터에 해당하는 계조전압보다 높은 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제9항에 있어서, 상기 비영상데이터에 해당하는 계조전압은 블랙 계조전압인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제9항에 있어서, 상기 제1 구간은 상기 한 프레임 내에서 상기 제2 구간보다 앞서는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제9항에 있어서, 상기 제1 구간은 상기 한 프레임 내에서 상기 제2 구간에 후속하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제9항에 있어서, 상기 제1 구간은 상기 제2 구간보다 같거나 긴 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제9항에 있어서, 상기 제2 구간은 상기 한 프레임 구간의 대략 1/11 내지 1/2 정도인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제9항에 있어서, 상기 커플링 차폐부재는 상기 화소 전극에 부분적으로 커버된 스토리지 공통 배선인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제9항에 있어서, 상기 커플링 차폐부재는 상기 데이터 배선을 커버하는 실딩 공통 전극인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제9항에 있어서, 상기 표시 패널은 상기 액정층의 일측에 대응하는 제1 배향막과, 상기 액정층의 타측에 대응하는 제2 배향막을 더 포함하고,

상기 제1 및 제2 배향막 각각은 대략 2 내지 5°의 선경사각을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제9항에 있어서, 상기 액정층의 유전율 이방성은 실질적으로 5 내지 10인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
5 내지 10의 유전율 이방성을 갖고서 OCB(Optical Compensated Bend) 모드로 동작하는 액정층과, 상기 액정층의 일측에 대응하여 2 내지 5°의 선경사각을 갖도록 형성된 제1 배향막과, 상기 액정층의 타측에 대응하여 2 내지 5°의 선경사각을 갖도록 형성된 제2 배향막과, 데이터 배선과 화소 전극 간에 발생되는 커플링 편차를 줄이는 커플링 차폐부재를 포함하는 표시 패널; 및

한 프레임의 제1 구간 동안 영상데이터에 해당하는 계조전압을 출력하고, 상기 한 프레임의 제2 구간 동안 비영상데이터에 해당하는 계조전압을 상기 데이터 배선에 출력하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.